2020版高中化學第2章第2節(jié)第1課時化學平衡常數(shù)學案含解析魯科版選修.docx

第1課時化學平衡常數(shù)核心素養(yǎng)發(fā)展目標1.證據(jù)推理：通過化學平衡狀態(tài)時的濃度數(shù)據(jù)分析，認識化學平衡常數(shù)的概念、影響因素及其應用。2.模型認知：構(gòu)建化學平衡常數(shù)相關計算的思維模型(三段式法)，理清計算的思路，靈活解答各類問題。一、化學平衡常數(shù)的概念及其表達式1化學平衡狀態(tài)時的濃度數(shù)據(jù)分析(1)NO2、N2O4的相互轉(zhuǎn)化是一個可逆反應：2NO2(g)N2O4(g)。在25時，如果用不同起始濃度的NO2或N2O4進行反應，平衡后得到以下實驗數(shù)據(jù)。請根據(jù)表中已知數(shù)據(jù)填寫空格：起始濃度/molL1平衡濃度/molL1平衡濃度關系c(NO2)c(N2O4)NO2N2O42.0010206.321036.841031.081.711023.0010208.001031.101021.381.7210202.001029.461031.531021.621.7110200.1002.281028.861023.891.70102(2)根據(jù)上表數(shù)據(jù)，判斷正誤(正確的打“”，錯誤的打“”)一定溫度下，N2O4和NO2的平衡濃度相等()一定溫度下，N2O4與NO2的平衡濃度之比相等()一定溫度下，平衡時近似相等()2化學平衡常數(shù)的概念與表達式(1)概念在一定溫度下，當一個可逆反應達到化學平衡時，生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比值是一個常數(shù)(簡稱平衡常數(shù))，用符號K表示。(2)表達式對于一般的可逆反應，mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，當在一定溫度下達到平衡時，K。例如：C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)K；FeO(s)CO(g)Fe(s)CO2(g)K。(3)應用已知：N2(g)3H2(g)2NH3(g)的平衡常數(shù)為K1，N2(g)H2(g)NH3(g)的平衡常數(shù)為K2，NH3(g)N2(g)H2(g)的平衡常數(shù)為K3。寫出K1和K2的關系式：K1K；寫出K2和K3的關系式：K2K31；寫出K1和K3的關系式：K1K1。(4)化學平衡常數(shù)表達式書寫注意事項化學平衡常數(shù)表達式中各物質(zhì)的濃度必須是平衡時的濃度，且不出現(xiàn)固體或純液體的濃度。化學平衡常數(shù)表達式與化學方程式的書寫方式有關。3化學平衡常數(shù)的意義已知：25時，鹵化氫生成反應的平衡常數(shù)：化學方程式平衡常數(shù)KF2H22HF6.51095Cl2H22HCl2.571033Br2H22HBr1.911019I2H22HI8.67102請比較表中K值的相對大小，說明平衡常數(shù)的意義：平衡常數(shù)的大小反映了化學反應進行的程度(也叫反應限度)。K值越大，表示反應進行得越完全，反應物轉(zhuǎn)化率越大；K值越小，表示反應進行得越不完全，反應物轉(zhuǎn)化率越小。4化學平衡常數(shù)的影響因素下表為N2(g)3H2(g)2NH3(g)的平衡常數(shù)與溫度的關系：T/K373473573673773K /mol2L23.351091.001072.451051.881042.99103由上表數(shù)據(jù)分析可知：(1)放熱反應，溫度升高，K值減??；(2)吸熱反應，溫度升高，K值增大。平衡常數(shù)應用中的注意事項(1)化學平衡常數(shù)只與溫度有關，與反應物或生成物的濃度、壓強、催化劑無關。(2)反應物或生成物中有固體或純液體存在時，由于其濃度可看作“1”而不代入公式。(3)化學平衡常數(shù)是指某一具體反應的平衡常數(shù)，若反應方向改變，則平衡常數(shù)變?yōu)榈箶?shù)。若同一反應方程式中各物質(zhì)的化學計量數(shù)等倍擴大或縮小，平衡常數(shù)也會改變。例1對于反應3Fe(s)4H2O(g)Fe3O4(s)4H2(g)的平衡常數(shù)，下列說法正確的是()AKBKC增大c(H2O)或減小c(H2)，會使該反應平衡常數(shù)減小D改變反應的溫度，平衡常數(shù)不一定變化答案B解析固體反應物或生成物，其濃度可看作1，在平衡常數(shù)表達式中不寫，故A項錯誤，B項正確；化學平衡常數(shù)只與溫度有關，而與反應物、生成物的濃度無關，故增大c(H2O)或減小c(H2)，該反應的平衡常數(shù)不變，但溫度改變，平衡常數(shù)一定改變，故C、D項錯誤?？键c化學平衡常數(shù)的概念及其應用題點化學平衡常數(shù)表達形式及影響因素思維啟迪對于給定的反應，化學平衡常數(shù)只受溫度影響，與反應物或生成物的濃度變化無關。例2在25時，在2L密閉容器中X、Y、Z三種氣體的初始物質(zhì)的量和平衡物質(zhì)的量如下表：物質(zhì)XYZ初始物質(zhì)的量/mol0.20.40平衡物質(zhì)的量/mol0.10.10.2則25時，反應X3Y2Z，其平衡常數(shù)的值為()A500B600C1200D1600答案D解析X、Y、Z的平衡濃度分別為0.05molL1，0.05molL1，0.1molL1。25，K1600L2mol2，故D項正確?？键c化學平衡常數(shù)的概念及其應用題點化學平衡常數(shù)的簡單計算思維啟迪計算化學平衡常數(shù)注意事項(1)計算平衡常數(shù)時，應代入平衡濃度而不是物質(zhì)的量計算。(2)計算平衡常數(shù)時，要先列出表達式，再代入數(shù)據(jù)計算，注意寫單位，K的單位隨表達式不同而變化。二、化學平衡常數(shù)的應用1判斷反應可能進行的程度K值105反應程度很難進行反應可逆進行完全2.判斷可逆反應是否平衡或反應向何方向進行對于可逆反應：aA(g)bB(g)cC(g)dD(g)，在一定溫度下的任意時刻，反應物的濃度和生成物的濃度有如下關系：Q，稱為該反應的濃度商。3判斷反應的焓變(H)例3298K時，下列反應的平衡常數(shù)如下：N2(g)O2(g)2NO(g)，K1110302H2(g)O2(g)2H2O(g)，K221081mol1L2CO2(g)2CO(g)O2(g)，K341092molL1則常溫下NO、H2O、CO2這三個化合物分解放氧的傾向最大的是()ANOBH2OCCO2D不能判斷答案A解析NO分解的K1030，H2O分解的K51082molL1，根據(jù)K越大反應進行的越完全，A項正確?？键c化學平衡常數(shù)的概念及其應用題點化學平衡常數(shù)的表達形式及意義根據(jù)化學平衡常數(shù)的大小可以判斷可逆反應進行的程度。例4煤化工中常需研究不同溫度下的平衡常數(shù)、投料比及產(chǎn)率等問題。已知：CO(g)H2O(g)H2(g)CO2(g)的平衡常數(shù)隨溫度的變化如下表：溫度/4005008301000平衡常數(shù)K10.09.01.00.6試回答下列問題：(1)該反應的化學平衡常數(shù)表達式為K_。(2)上述正向反應是_(填“放熱”或“吸熱”)反應。(3)在830發(fā)生上述反應，按下表中的物質(zhì)的量投入容積為2L的恒容反應器，其中在向正反應方向進行的有_。選項ABCDn(CO2)3101n(H2)2101n(CO)1230.5n(H2O)5232答案(1)(2)放熱(3)BC解析(2)由表格看出溫度越高，K越小，所以正反應為放熱反應。(3)A中Q1.21.0，反應逆向進行；B中Q1.0，反應正向進行；C中Q0K，反應逆向進行。考點化學平衡常數(shù)的概念及其應用題點化學平衡常數(shù)的應用(判斷可逆反應的反應方向)5對于CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)，某溫度下平衡常數(shù)K為1，向一密閉容器內(nèi)同時通入CO(g)、H2O(g)、CO2(g)、H2(g)各1mol，在該溫度下建立平衡時，CO的物質(zhì)的量()A大于1molB小于1molC等于1molD無法確定答案C解析由于CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)反應前與反應后氣態(tài)物質(zhì)的化學計量數(shù)之和相等，故可使用各物質(zhì)的物質(zhì)的量代替物質(zhì)的量濃度進行計算。由于QK，說明一開始就建立了平衡。考點化學平衡常數(shù)的概念及其應用題點化學平衡常數(shù)的應用(判斷可逆反應的反應方向)6已知反應CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)H43kJmol1，在850時K1。今在某密閉容器中充入1.0molCO、3.0molH2O、1.0molCO2和xmolH2，下列說法不正確的是()A900時，該反應的平衡常數(shù)K1B850時，若x5.0，則起始時反應向逆反應方向進行C850達到化學平衡后，通入CO，化學平衡逆向移動D850時，若要使上述反應開始時向正反應方向進行，則x應滿足xK1，反應向逆反應方向進行，B項正確；達到平衡時，通入CO，反應物濃度增大，化學平衡正向移動，C項錯誤；850時，若要使上述反應開始時向正反應方向進行，由K1，可求得應滿足x0.9，QK，反應逆向進行。考點化學平衡常數(shù)的概念及其應用題點化學平衡常數(shù)的影響因素及應用題組一化學平衡常數(shù)及其影響因素1下列關于平衡常數(shù)K的說法中，正確的是()平衡常數(shù)K只與反應本身及溫度有關改變反應物濃度或生成物濃度都會改變平衡常數(shù)K加入催化劑不改變平衡常數(shù)K平衡常數(shù)K只與溫度有關，與反應的本身及濃度、壓強無關ABCD答案D解析平衡常數(shù)K是一個溫度常數(shù)，只與反應本身及溫度有關，催化劑不能改變化學平衡，故加入催化劑不改變平衡常數(shù)K?？键c化學平衡常數(shù)的概念及應用題點化學平衡常數(shù)的影響因素2關于平衡常數(shù)K，下列說法中正確的是 ()AK值越大，反應越容易進行B對任一給定的可逆反應，溫度升高，K值增大C對同一可逆反應，K值越大，反應物的轉(zhuǎn)化率越高D加入催化劑或增大反應物濃度，K值將增大答案C解析對于給定的可逆反應，化學平衡常數(shù)越大，反應進行的程度越大，但反應不一定容易進行，A項錯誤，C項正確；化學平衡常數(shù)與催化劑和反應物濃度無關，只與溫度有關，與溫度的關系視具體反應而定：放熱反應，溫度越高，K值越??；吸熱反應，溫度越高，K值越大，B、D項錯誤。考點化學平衡常數(shù)的概念及應用題點化學平衡常數(shù)的表達形式及意義3某溫度時，反應：SO2(g)O2(g)SO3(g)的平衡常數(shù)K50molL。在同一溫度下，反應：2SO3(g)2SO2(g)O2(g)的平衡常數(shù)K1應為()A2500molL1B100molL1C4104molL1D2102molL1答案C解析K，K1，K14104molL1?？键c化學平衡常數(shù)的概念及應用題點化學平衡常數(shù)的表達形式4在某溫度下，可逆反應：mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)的平衡常數(shù)為K，下列說法正確的是()AK越大，達到平衡時，反應正向進行的程度越大BK越小，達到平衡時，反應物的轉(zhuǎn)化率越大CK隨反應物濃度的改變而改變DK隨溫度和壓強的改變而改變答案A解析K越大，表示反應達到平衡時，反應正向進行的程度越大，反應物的轉(zhuǎn)化率越大，反之，反應物的轉(zhuǎn)化率越小，K只與溫度有關，與濃度、壓強無關。考點化學平衡常數(shù)的概念及應用題點化學平衡常數(shù)表達形式及影響因素5某可逆反應aAbBcC在某溫度下的平衡常數(shù)為K(K1)，反應熱為H。保持溫度不變，將方程式的書寫做如下改變，則H和K數(shù)值的相應變化為()A寫成2aA2bB2cC，H值、K值均擴大了1倍B寫成2aA2bB2cC，H值擴大了1倍，K值保持不變C寫成cCaAbB，H值、K值變?yōu)樵瓉淼南喾磾?shù)D寫成cCaAbB，H值變?yōu)樵瓉淼南喾磾?shù)，K值變?yōu)樵瓉淼牡箶?shù)答案D解析A、B項H值擴大1倍，K變?yōu)樵瓉淼钠椒健？键c化學平衡常數(shù)的概念及應用題點化學平衡常數(shù)的表達形式6下列有關平衡常數(shù)的說法中，正確的是()A改變條件，反應物的轉(zhuǎn)化率增大，平衡常數(shù)一定增大B反應：2NO2(g)N2O4(g)H0，下列有關說法正確的是()A平衡常數(shù)表達式為KB增大體系壓強，平衡常數(shù)K不發(fā)生變化C升高體系溫度，平衡常數(shù)K減小D增加C(s)的量，平衡常數(shù)減小答案B解析純固體濃度為“常數(shù)”，視為“1”，不需寫入平衡常數(shù)表達式，A項錯誤；K只與溫度有關，因此增大體系壓強，平衡常數(shù)K不發(fā)生變化，B項正確；升溫該反應正向進行，K增大，C項錯誤，D項錯誤?？键c化學平衡常數(shù)的概念及應用題點化學平衡常數(shù)的表達形式及影響因素題組二化學平衡常數(shù)的應用8某溫度下反應H2(g)I2(g)2HI(g)的平衡常數(shù)K57.0，現(xiàn)向此溫度下的真空容器中充入0.2molL1H2(g)、0.5molL1I2(g)及0.3molL1HI(g)，則下列說法中正確的是()A反應正好達到平衡B反應向左進行C反應向某方向進行一段時間后K57.0D反應向某方向進行一段時間后c(H2)0.2molL1答案D解析Q0.9，故Qv逆D在80達到平衡時，測得n(CO)0.3mol，則Ni(CO)4的平衡濃度為2molL1答案C解析A項，升高溫度，平衡常數(shù)減小，故該反應為放熱反應，A項正確；B項，25時，逆反應的平衡常數(shù)K2105mol3L3，B項正確；C項，80時，若Ni(CO)4、CO的濃度均為0.5molL1，則Q8mol3L3K，v正v逆，C項錯誤；D項，80達到平衡時若n(CO)0.3mol，CO1molL1，故Ni(CO)4KCO42mol3L3(1molL1)42molL1，D項正確?？键c化學平衡常數(shù)的概念及應用題點化學平衡常數(shù)的表達及應用(判斷可逆反應進行的方向)10已知在25時，下列反應的平衡常數(shù)如下：N2(g)O2(g)2NO(g)K1110302H2(g)O2(g)2H2O(g)K221081mol1L2CO2(g)2CO(g)O2(g)K341092molL1下列說法正確的是()ANO分解反應：NO(g)N2(g)O2(g)的平衡常數(shù)為11030B根據(jù)K2的值可以判斷常溫下H2和O2很容易反應生成H2OC常溫下，NO、H2O、CO2三種物質(zhì)分解放出O2的傾向順序為NOH2OCO2D溫度升高，上述三個反應的平衡常數(shù)均增大答案C解析A項，NO(g)N2(g)O2(g)的平衡常數(shù)為1015，錯誤；B項，H2和O2的反應需要點燃才能進行；C項，常溫下，NO、H2O、CO2三種物質(zhì)分解放出O2的平衡常數(shù)依次為11030、51082molL1、41092molL1，平衡常數(shù)越大，則反應的傾向越大，正確；D項，反應為放熱反應，升高溫度平衡逆向移動，平衡常數(shù)減小，錯誤?？键c化學平衡常數(shù)的概念及應用題點化學平衡常數(shù)的表達及應用(判斷反應進行的程度)題組三化學平衡常數(shù)的簡單計算與大小比較11將4molSO2與2molO2放入4L的密閉容器中，在一定條件下反應達到平衡：2SO2O22SO3，測得平衡時SO3的濃度為0.5molL1。則此條件下的平衡常數(shù)K為()A4mol1LB0.25mol1LC0.4mol1LD0.2mol1L答案A解析2SO2O22SO3初始/mol 4 2 0轉(zhuǎn)化/mol 2 1 2平衡/mol 2 1 2平衡時各自的濃度SO20.5 molL1，O20.25 molL1，SO30.5 molL1，K mol1L4 mol1L?？键c化學平衡常數(shù)的概念及應用題點化學平衡常數(shù)的簡單計算12在某溫度下，將0.10molH2(g)和0.10molI2(g)充入10L的密閉容器中，充分反應，達到平衡后，測得H20.0080molL1。則反應H2(g)I2(g)2HI(g)的平衡常數(shù)K為()A1.0B0.75C0.5D0.25答案D解析根據(jù)題意知：H2(g)I2(g)2HI(g)起始量(molL1) 0.0100.0100變化量(molL1) 0.00200.00200.0040平衡量(molL1) 0.00800.00800.0040K0.25。考點化學平衡常數(shù)的概念及應用題點化學平衡常數(shù)的簡單計算13在溫度為T時，將NH4HS(s)置于抽真空的容器中，當反應NH4HS(s)NH3(g)H2S(g)達到平衡時，測得總壓力為p，則該反應的平衡常數(shù)Kp為()A.pB.p2C.p2D.p答案C解析NH4HS(s)NH3(g)H2S(g)開始時00平衡時pp則該反應的平衡常數(shù)Kpp(H2S)p(NH3)ppp2?？键c化學平衡常數(shù)的概念及應用題點化學平衡常數(shù)的簡單計算14工業(yè)上先將煤轉(zhuǎn)化為CO，再利用CO和水蒸氣反應制H2時，存在以下反應：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)。(1)向1L恒容密閉容器中充入CO和H2O(g)，溫度為T時測得部分數(shù)據(jù)如下表：t/min01234n(H2O)/mol0.600.500.440.400.40n(CO)/mol0.400.300.240.200.20則該溫度下反應的平衡常數(shù)K_。(2)相同溫度下，若向2L恒容密閉容器中充入1molCO、4molH2O(g)、2molCO2、2molH2，此時v正_(填“”“”或“”)v逆。答案(1)0.5(2)K，所以反應向左進行，v正0，CO2的濃度與時間的關系如圖所示：該條件下反應的平衡常數(shù)為_；若鐵粉足量，CO2的起始濃度為2.0molL1，則平衡時CO的濃度為_molL1。下列措施中能使平